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Projekt
Quantitative molekulare Charakterisierung der Bodenbiota in borealem Grünland unter langfristiger Erwärmung
Antragstellerin
Mathilde Borg Dahl, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433256088
Böden enthalten mehr als dreimal so viel organischen Kohlenstoff (C) als gegenwärtig in der Atmosphäre ist. Bodenmikroorganismen sind direkt für nahezu alle biogeochemischen C-Transformationen verantwortlich und spielen im C-Zyklus eine doppelte Rolle, zum einen durch C-Freisetzung und zum anderen durch Einbau in stabile C-Verbindungen. Bodentemperatur kontrolliert Zusammensetzung und Aktivität von Bodenorganismen und stellt im Kontext des Klimawandels einen der wichtigsten abiotischen Treiber dar. Im Allgemeinen fördern wärmere Bedingungen die mikrobielle Aktivität. Es ist bekannt, dass eine kurzzeitige Bodenerwärmung zu C-Verlust führt. Die Sensitivität der mikrobiellen Atmung gegenüber der Temperatur kann jedoch im Laufe der Zeit aufgrund der Abnahme labiler organischer Substrate abnehmen. Darüber hinaus können sekundäre Konsumenten wie Protozoen, Nematoden und Collembolen auf erhöhte Temperatur durch Änderungen der Körpermasse und der Aktivität reagieren, was zu veränderten Nahrungsnetzen führen kann. Das Untersuchungsgebiet ist Teil einer etablierten Forschungsinfrastruktur in Island: der Standort „ForHot“. Es ist ein Grünland, an dem die geothermischen Flüsse den Boden seit mehr als 50 Jahren durchgängig erwärmen. Forhot stellt damit das weltweit längste natürliche Bodenerwärmungsexperiment dar. Um die Zusammenhänge zwischen Bodenbiota und Erwärmung zu verstehen, ist es notwendig, die Reaktionen der Organismen des gesamten Bodennahrungsnetzes zu messen. Wir werden daher einen holistischen Metatranscriptomics-Ansatz verwenden, der eine breite taxonomische Charakterisierung der Boden-(Mikro-)Biota durch eine parallele Analyse von mRNA und ribosomaler (r)RNA ermöglicht. Das Projekt ist eine Zusammenarbeit mit einem internationalen Konsortium mit komplementärer Expertise in Bodenkunde, Bodenmikrobiologie und Metagenomik. Wir erstellen einen saisonalen Zensus der Bodenbiota in erwärmten und Kontroll- Standorten, um die durch Erwärmung hervorgerufenen Veränderungen in allen relevanten Akteuren des mikrobiellen Nahrungsnetzes zu identifizieren. Darüber hinaus werden wir dies mit quantitativen Messungen von RNA- und -Biomassemessungen an Reinkulturen kombinieren. Auf diese Weise können wir zum einen die Biomasse wichtiger Spieler und zum anderen den potenziellen Energiefluss des Bodennahrungsnetzes abschätzen. Wir stellen die Hypothese auf, dass Erwärmung durch Erniedrigung des C-Gehaltes und der Bodenporositöt zu strukturellen Unterschieden im Nahrungsnetz führt. Diese Unterschiede werden im Winter besonders ausgeprägt sein und zu unterschiedlichen Energieflüssen in den Nahrungsnetzen führen. Die Analysen werden neue Erkenntnisse zum Einfluss von Erwärmung auf die Interaktionen in der Bodenbiota beitragen. Darüber hinaus wird eine zeiteffiziente, konsistente Methodik entwickelt, die für eine umfassende Bewertung der Boden-(Mikro-)Biota und für die Vorhersage des Nahrungsnetzes und Energieflusses verwendet werden kann.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Belgien, Island, Niederlande, Norwegen, Österreich
Mitverantwortlich
Professor Dr. Tim Urich
